Arbeitsblatt: Die Enzymverdauung

Die Enzymverdauung Ein Enzym ist ein Protein, welches biochemische Reaktionen im Organismus auslösen kann. Enzyme sind Spezialisten, die ganz bestimmte Stoffe aufspalten oder auch zusammensetzen. Es sind die Wirkstoffe, die den Stoffwechsel in Gang halten. Enzyme erfüllen viele verschiedene Aufgaben im Körper. Am besten bekannt sind die Verdauungsenzyme, Wir unterscheiden dabei: • Amylasen, die Kohlenhydrate zu Einfachzuckern spalten • Lipasen, die Fette zu Fettsäuren aufspalten • Peptidasen, die Eiweiße bzw. Proteine in Aminosäuren zerlegen Beispiel an Hand eines Stück Brotes Als erstes gelangt das Brot in die Mundhöhle, wird von den Zähnen abgebissen, durch Reiben und Stoßen zerkleinert und von den Speicheldrüsen eingespeichelt. Das Einspeicheln dient zweierlei Zwecken. Einerseits wird der Nahrungsbrei gleitfähiger, andererseits wird der Speisebrei mit Ptyalin (griech. Ptyalon Speichel), welches auch Speichelamylase (Amylum Stärke) genannt wird, versetzt. Ptyalin ist die Alpha-Amylase des Mundspeichels und spaltet Stärke vor allem in Oligosaccharide (griech. Oligos wenige) wie Maltose (Malzzucker) MERKE: Im Mund wird Stärke durch Ptyalin zu Zucker abgebaut In der Speiseröhre (Ösophagus) selbst passiert nichts aufregendes. Der Speisebrei wird durch den Muskelschlauch einfach nach unten transportiert und gelangt über den Magenmund (Kardia) in den Magen. Die Drüsen in der Magenwand produzieren Magensaft, welcher aus Salzsäure und dem Enzym Pepsin besteht. Das saure Medium dient zweierlei Zwecken. Einerseits verhindert es das Überleben von Bakterien, andererseits werden Eiweiße denaturiert. Das Pepsin sorgt für eine weitere Vorverdauung der Eiweiße. Sie werden hier in Bruchstücke von etwa 10-100 Aminosäuren zerkleinert. Kohlenhydrate und Fette jedoch passieren den Magen weitgehend unverändert. In den ersten Abschnitt des Dünndarms, den Zwölffingerdarm, münden der Gang der Bauchspeicheldrüse und der Gallenblase. Durch diese Drüsenflüssigkeiten wird der Chymus neutralisiert und weiter verdaut. Die Galle emulgiert Fette, das heißt, dass sie diese in kleine Tröpfchen zerlegt, die von Wasser umschlossen sind (sogenannte Mizellen). Diese Mizellen sind für Lipasen angreifbar und ermöglichen die vollständige Verdauung von Fetten. Die Flüssigkeit der Bauchspeicheldrüse enthält die Enzyme zur Spaltung von Eiweißen (Trypsin,) Zuckern und Fetten. Beim Enzym zur Spaltung von Zuckern handelt es sich wiederum um eine -Amylase. Der Zucker, dessen Spaltung im Mund seinen Anfang genommen hat, wird nun weiter zerkleinert. Lipase, das Enzym zur Fettverdauung spaltet katalytisch Triglyceride und Diglyceride zu Glycerin und freien Fettsäuren. Die so entstandenen Nahrungsbruchstücke werden über die Darmzotten absorbiert und durch das Blut im Körper zu den Lagerstätten oder den Orten ihrer Verwendung transportiert. Alkohol wird ebenfalls im Dünndarm durch das Darmepithel absorbiert und über das Blut der Leber zugeführt Die Nahrungsbestandteile, die bist jetzt nicht verdaut werden konnten (Ballaststoffe) werden weiter durch den Darm in den Dickdarm befördert. Dort wird viel des enthaltenen Wassers vom Körper resorbiert und die unverdaulichen Bestandteile schließlich ausgeschieden. Merke: Lipasen sind Verdauungsenzyme, die Fette spalten, um deren Aufnahme über den Darm zu ermöglichen Im Dünndarm erfolgt die Resorption von Aminosäuren, Einfachzuckern, Glycerin und Fettsäuren. Enzyme Entstehungsort Nährstoffe Pytalin Speicheldrüse Stärke Lipase Bauchspeicheldrüse Fett Pepsin Magen Eiweiss Maltase Bauchspeicheldrüse Kohlenhydrate Trypsin Bauchspeicheldrüse Eiweiss Amylase Bauchspeicheldrüse Kohlenhydrate Zellen können nur Endbausteine der Nährstoffe aufnehmen. Ordnen Sie die kleinsten Einheiten zu. • Kohlenhydrate Monosaccharid • Fette Fettsäuren und Glyzerin • Eiweiße Aminosäuren • Wo erfolgt die Resorption der Nährstoffe? • Im Dünndarm erfolgt die Resorption von Aminosäuren, Einfachzuckern, Glycerin und Fettsäuren. • Welche Bedeutung hat der Zwölffingerdarm? • In den Zwölffingerdarm münden die Ausführungsgänge von Gallenblase und Bauchspeichedrüse. Die Galle dient der Aufspaltung von Fetten (Vorverdauung). Der Bauchspeichelsaft liefert Enzyme für die Zerlegung von Eiweißen, Kohlenhydraten und Fetten. Amylasen Sie helfen, komplexe Kohlenhydrate zu spalten (Brot, Nudeln, Reis) Lipasen So manch fettes Essen, empfinden wir als schwer im Magen liegend, die Lipasen zerlegen die Fette. Proteasen Proteasen, der Name kommt nicht von ungefähr, hier geht es um die Eiweisse (Fisch, Milch, Käse). Die Proteasen sind für die Aufspaltung wichtig. Der Weg der Nahrungsverdauung Im Mund – Amylase Der Speichel aus den Speicheldrüsen enthält Amylase, auch als Ptyalin bekannt, daneben etwas Lipase. Amylase spaltet Stärke zu Zucker (Schülerversuch: Trockenes Brot, langsam gekaut, schmeckt nach einer Weile süßlich). Damit die Speichelamylase wirken kann, braucht sie einen pH zwischen 6,3 und 7,2 (kann man mit Indikatorpapier messen). Ein Teil der Kohlenhydrate, die im Mund zu Einfachzucker (Glucose) gespalten wurden, kann über die Mundschleimhaut aufgenommen werden. Der Rest des Speisebreis wandert durch die Speiseröhre in den Magen Im Magen Peptidasen Hier wird der eher trockene Speisebrei mit Magensaft vermischt Der Magenschleim überzieht die inneren Wände des Magens und schützt ihn so vor der Magensäure. Belegzellen bilden die Magensäure und die Hauptzellen erzeugen die EiweißVerdauungsenzyme Pepsin und Kathepsin. Die Magensäure senkt den pHWert auf circa 2, also sehr sauer, und aktiviert damit die Eiweißenzyme, während sie die Kohlenhydratverdauung unterbricht. Durch die Säure wird zudem 3wertiges Eisen in 2wertiges umgewandelt, das der Körper zur Bildung roter Blutkörperchen benötigt. Bei Magensäuremangel kann sich eine EisenmangelAnämie entwickeln. Magensäure tötet auch säureempfindliche Bakterien ab. Im Dünndarm – Peptidasen, Amylasen, Lipasen: Sie werden aus der Bauchspeicheldrüse in den Dünndarm gegeben, der die Verdauung vollendet. Sein pHWert beträgt idealerweise 8,3. Je saurer der Mageninhalt in den Zwölffingerdarm wandert, desto mehr Gallensaft wird ausgeschüttet, um ihn zu neutralisieren. Amylasen, Lipasen und Peptidasen spalten die großen Nahrungsmoleküle soweit auf, dass sie über die Darmwand ins Blut und von dort in die Zellen wandern können. Die Bauchspeicheldrüse (Pankreas) produziert täglich – neben Hormonen wie Insulin und Glukagon etwa anderthalb Liter Verdauungssaft für den Zwölffingerdarm, den ersten und verdauungsaktivsten Teil des Dünndarms. Der Saft enthält im wesentlichen die drei schon genannten Enzymgruppen: • Poteolytische (eiweißauflösende) Enzyme, die Proteasen. Dazu gehören Trypsin, Chymotrypsin, Peptidasen und Elastasen. Sie können – in genügender Menge produziert – bis zu 300 Eiweß stündlich abbauen. • Lipolytische Enzyme (Lipasen): Sie können – eine gut funktionierende Bauchspeicheldrüse vorausgesetzt – pro Stunde bis zu 175 Fett abbauen. Dazu muss das Fett vorher durch Galle löslich gemacht werden. • Glykolytische Enzyme (Amylasen): Sie schaffen es, stündlich bis zu 300 Kohlenhydrate zu Einfachzucker (Glukose) abzubauen. Die Reihenfolge dieser biochemischen Arbeit ist durch Enzyme und Hormone streng geregelt: Zuerst werden die Kohlenhydrate aufgespaltet, anschließend die Proteine und zum Schluss die Fette, deren Verdauung die längste Zeit benötigt. Die unverdauten Reste gelangen in den Dickdarm, der sie so eindickt, dass sie als geschmeidiger Stuhl regelmäßig ausgeschieden werden. Die Aufnahme der Nährstoffe (Resorption) erfolgt über die Dünndarmwand in den Blutkreislauf, auch hierbei sind Enzyme maßgeblich beteiligt. Es gibt mehrere von ihnen, die zur Zerkleinerung und zum Transport der nutzbaren Baustoffe unentbehrlich sind